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KR102333759B1 - 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR102333759B1
KR102333759B1 KR1020150002156A KR20150002156A KR102333759B1 KR 102333759 B1 KR102333759 B1 KR 102333759B1 KR 1020150002156 A KR1020150002156 A KR 1020150002156A KR 20150002156 A KR20150002156 A KR 20150002156A KR 102333759 B1 KR102333759 B1 KR 102333759B1
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되고, 상기 게이트 전극에 중첩된 채널영역을 포함하는 반도체 패턴; 상기 반도체 패턴 상에 형성되고, 상기 채널 영역을 노출하는 제1 개구부를 사이에 두고 서로 마주하는 소스 전극 및 드레인 전극; 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 반도체 패턴을 덮도록 상기 게이트 절연막 상에 형성된 제1 보호막; 및 상기 제1 보호막의 표면을 따라 형성된 금속 산화막을 포함할 수 있다.

Description

박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법{THIN FILM TRANSISTOR ARRAY SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명의 실시 예는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
표시장치 중 평판 표시장치(Flat Panel Display Device)는 경량화 및 박형화가 가능하여 각광을 받고 있다. 평판 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device) 및 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device) 등의 다양한 표시장치를 포함한다. 평판 표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 화소들을 포함한다. 평판 표시장치는 화소들의 구동을 위한 다양한 소자들을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 포함한다.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 신호를 전송하는 게이트 라인들, 데이터 신호를 전송하는 데이터 라인들, 및 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 접속된 박막 트랜지스터들을 포함한다. 박막 트랜지스터들 각각은 그에 대응하는 게이트 라인으로부터 연장된 게이트 전극, 그에 대응하는 데이터 라인으로부터 연장된 소스 전극, 소스 전극에 마주하는 드레인 전극, 채널역할을 하는 반도체막을 포함하여 스위칭 소자로 이용될 수 있다.
상술한 박막 트랜지스터 어레이 기판은 다양한 박막으로 구성된 패턴들, 패턴들을 보호하기 위한 보호막을 포함한다. 박막 트랜지스터 어레이 기판의 패턴들을 보호막으로 덮는 과정에서, 보호막 내에 보이드(void) 또는 심(seam)이 발생할 수 있다. 보호막 내에 발생된 보이드 또는 심은 다양한 공정 결함을 유발하여 표시장치의 화질을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예는 표시장치의 화질을 개선할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되고, 상기 게이트 전극에 중첩된 채널영역을 포함하는 반도체 패턴; 상기 반도체 패턴 상에 형성되고, 상기 채널 영역을 노출하는 제1 개구부를 사이에 두고 서로 마주하는 소스 전극 및 드레인 전극; 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 반도체 패턴을 덮도록 상기 게이트 절연막 상에 형성된 제1 보호막; 및 상기 제1 보호막의 표면을 따라 형성된 금속 산화막을 포함할 수 있다.
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 각각은 산화되어 볼록하게 돌출된 측벽을 포함할 수 있다.
상기 제1 보호막은 상기 제1 개구부의 모서리를 따라 형성된 홈부를 포함할 수 있다.
상기 홈부는 0˚보다 크고 106˚이하의 각도를 이루며 형성될 수 있다.
상기 금속 산화막은 상기 홈부를 채우도록 형성될 수 있다.
상기 제1 보호막은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 구리를 포함할 수 있다.
상기 금속 산화막은 알루미늄 산화막을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 상기 금속 산화막 상에 형성된 제2 보호막; 상기 제2 보호막 상에 형성된 유기막; 상기 유기막, 상기 제2 보호막, 상기 금속 산화막, 상기 제1 보호막을 관통하여 상기 드레인 전극을 노출하는 제2 개구부; 및 상기 제2 개구부를 통해 상기 드레인 전극에 접속되도록 상기 유기막 상에 형성된 화소 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 게이트 전극, 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 게이트 전극 상에 배치된 반도체 패턴, 상기 반도체 패턴의 일부 영역을 노출하는 제1 개구부를 사이에 두고 마주하는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터를 덮는 제1 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 제1 보호막의 표면을 따라 금속 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 보호막을 형성하는 동안, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 각각의 측벽이 산화되어 볼록하게 돌출될 수 있다.
상기 제1 보호막을 형성하는 동안, 상기 제1 개구부의 모서리를 따라 홈부가 형성될 수 있다.
상기 홈부는 0˚보다 크고 106˚이하의 각도를 이루며 형성될 수 있다.
상기 금속 산화막을 형성하는 단계는 상기 홈부를 포함하는 상기 제1 보호막의 표면을 따라 금속막을 형성하는 단계; 및 상기 금속막이 리플로우되어 상기 홈부를 채우면서 상기 금속막이 산화되도록 열처리 공정을 실시하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열처리 공정을 실시하는 단계에서 산소를 주입할 수 있다.
상기 금속막은 알루미늄을 포함할 수 있다.
상기 제1 보호막을 형성하는 단계는 실리콘 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 구리를 포함할 수 있다.
상기 금속 산화막을 형성하는 단계는 알루미늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 상기 금속 산화막 상에 제2 보호막을 형성하는 단계; 상기 제2 보호막 상에 유기막을 형성하는 단계; 상기 유기막, 상기 제2 보호막, 상기 금속 산화막, 상기 제1 보호막을 식각하여 상기 드레인 전극을 노출하는 제2 개구부를 형성하는 단계; 및 상기 제2 개구부를 통해 상기 드레인 전극에 접속된 화소 전극을 상기 유기막 상에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 소스 전극 및 드레인 전극을 덮는 보호막 상에 금속 산화막을 형성한다. 금속 산화막은 금속막의 리플로우 공정을 포함하는 열처리 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 이로써, 본 발명의 실시 예는 보호막의 일부 영역에 발생된 홈부를 금속 산화막으로 채울 수 있으므로 보호막 내부에 보이드(void) 및 심(seam)이 발생하는 현상을 줄일 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시 예는 보호막의 보이드 및 심에 기인된 표시장치의 화질 저하를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 박막 트랜지스터 어레이 기판은, 기판(101) 상에 형성된 박막 트랜지스터(TFT) 및 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소 전극(161)을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(105), 반도체 패턴(121), 소스 전극(123S), 및 드레인 전극(123D)을 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 액정표시장치의 화소 전극 또는 유기전계발광표시장치의 화소 전극에 연결된 것일 수 있다. 이하에서는 버텀 게이트 타입(bottom gate type)의 박막 트랜지스터(TFT)를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터(TFT)의 형상은 탑 게이트 타입(top gate type) 등의 다양한 구조로 변경될 수 있다.
기판(101)은 절연 기판으로서, 투명한 유리 또는 플라스틱 등의 재질로 형성될 수 있다.
게이트 전극(105)은 버퍼층(103)을 사이에 두고 기판(101) 상에 형성될 수 있다. 버퍼층(103)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등으로 형성될 수 있으며, 경우에 따라 형성되지 않을 수 있다.
게이트 전극(105)은 박막 트랜지스터(TFT)의 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)으로부터 연장된 것일 수 있다. 게이트 전극(105)은 알루미늄, 구리, 은, 몰리브덴, 크롬, 텅스텐 등의 다양한 금속으로 형성될 수 있다. 게이트 전극(105)은 상술한 금속 중 어느 하나를 포함하는 단일층으로 형성되거나, 상술한 금속의 합금으로 형성된 단일층으로 형성될 수 있다. 이외에도 게이트 전극(105)은 이중층 이상으로 형성될 수 있다.
반도체 패턴(121)은 적어도 한층의 게이트 절연막들(111, 113)을 사이에 두고 게이트 전극(105) 상에 배치될 수 있다. 게이트 절연막들(111, 113)은 실리콘 질화막으로 형성된 제1 게이트 절연막(111) 및 제1 게이트 절연막(111) 상에 적층되며 실리콘 산화막으로 형성된 제2 게이트 절연막(113)을 포함할 수 있다. 게이트 절연막들(111, 113)은 게이트 전극(105)을 덮도록 기판(101) 상에 형성될 수 있다.
반도체 패턴(121)은 게이트 절연막들(111, 113) 상에 배치되며, 게이트 전극(105)에 중첩된 채널 영역, 채널 영역을 사이에 두고 마주하는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다. 반도체 패턴(121)은 실리콘으로 형성되거나, IGZO 등의 산화물 반도체로 형성되거나, 유기 반도체로 형성될 수 있다.
소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)은 반도체 패턴(121) 상에 형성되며, 반도체 패턴(121)의 채널 영역을 노출하는 제1 개구부(OP1)를 사이에 두고 마주한다. 보다 구체적으로 소스 전극(123S)은 반도체 패턴(121)의 소스 영역 상에 배치되고, 드레인 전극(123D)은 반도체 패턴(121)의 드레인 영역 상에 배치된다. 소스 전극(123S)은 데이터 라인(미도시)으로부터 연장된 것일 수 있다. 소스 전극(123S)은 박막 트랜지스터(TFT)가 턴-온 되면, 데이터 라인으로부터 공급되는 데이터 전압을 드레인 전극(123D)으로 공급할 수 있다. 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)은 동일 평면에 동일한 도전물로 형성될 수 있다. 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)은 다양한 금속물질로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D) 각각은 제1 베리어 메탈막(a), 금속막(b), 및 제2 베리어 메탈막(c)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 금속막(b)은 내부 저항 감소를 위해 구리(Cu)로 형성될 수 있다.
소스 전극(123S), 드레인 전극(123D) 및 반도체 패턴(121)은 제1 보호막(131)으로 보호될 수 있다. 제1 보호막(131)은 게이트 절연막들(111, 113) 상에 소스 전극(123S), 드레인 전극(123D) 및 반도체 패턴(121)을 덮도록 형성될 수 있다. 제1 보호막(131)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 제1 보호막(131)을 형성하는 과정에서 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)의 금속막(b) 측벽이 산화되어 부피 팽창될 수 있다. 그 결과, 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D) 각각은 산화되어 볼록하게 돌출된 측벽(SW)을 가질 수 있다. 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D) 각각의 볼록하게 돌출된 측벽(SW)은 금속막(b)이 산화되어 형성된 금속 산화 영역(125)으로 인한 것이다.
소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)의 볼록하게 돌출된 측벽(SW)으로 인해, 제1 보호막(131)의 일부 영역에 홈부(H)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 홈부(H)는 제1 개구부(OP1)의 모서리(E1)를 따라 형성되거나, 반도체 패턴(121)의 가장자리에 인접한 소스 전극(123S) 또는 드레인 전극(123D)의 모서리(E2)를 따라 형성될 수 있다.
제1 보호막(131)의 표면을 따라 제1 보호막(131) 상에 금속 산화막(143)이 형성될 수 있다. 금속 산화막(143)은 금속막에 열을 가하여 금속막을 녹이면서 금속막을 산화시켜 형성될 수 있다. 금속 산화막(143)을 형성하는 과정에서 박막 트랜지스터(TFT)에 가해지는 열적 스트레스를 줄이기 위해, 금속 산화막(143)을 위한 금속막으로서 녹는 점이 낮은 금속막이 이용할 수 있다. 예를 들어, 금속 산화막(143)을 위한 금속막으로서 알루미늄막 및 알루미늄을 포함하는 알루미늄 합금막이 이용할 수 있다. 이 경우, 금속 산화막(143)은 알루미늄 산화막으로 형성될 수 있다. 금속 산화막(131)을 형성하는 과정에서 금속막이 열에 의해 녹아 유동성을 가지게 되며, 유동성을 갖는 금속막이 홈부(H)로 리플로우(reflow)되어 홈부(H)를 채우고 난 후 산화될 수 있다. 그 결과, 홈부(H)는 금속 산화막(143)으로 채워질 수 있다.
금속 산화막(143) 상에 제2 보호막(151) 및 유기막(153)이 순차로 적층될 수 있다. 제2 보호막(151)은 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다.
금속 산화막(143)으로 홈부(H)를 채우지 않고, 제1 보호막(131) 상에 제2 보호막(151) 및 유기막(153)을 순차로 적층하는 경우, 홈부(H)에 보이드(void) 또는 심(seam)이 발생될 수 있다. 특히, 홈부(H)가 0˚보다 크고 106˚이하의 각도를 이루며 형성되는 경우, 보이드 또는 심이 발생될 확률이 크다. 본 발명의 실시 예는 금속 산화막(143)으로 0˚보다 크고 106˚이하의 각도를 이루는 홈부(H)를 채운 후, 금속 산화막(143) 상에 제2 보호막(151) 및 유기막(153)을 형성한다. 이로써, 본 발명의 실시 예는 보이드 및 심 발생을 방지할 수 있다.
유기막(153), 제2 보호막(151), 금속 산화막(143), 제1 보호막(131)은 제2 개구부(OP2)에 의해 관통될 수 있다. 제2 개구부(OP2)는 드레인 전극(123D)을 노출할 수 있다.
화소 전극(161)은 제2 개구부(OP2)를 통해 노출된 드레인 전극(123D)에 접속되도록 유기막(153) 상에 형성될 수 있다. 화소 전극(161)은 투명 도전막 등의 다양한 도전물로 형성될 수 있다.
상기에서 실리콘 산화막으로 형성된 제1 보호막(113) 및 실리콘 질화막으로 형성된 제2 보호막(151)의 이중 보호막 구조를 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 문턱 전압을 안정화시킬 수 있다. 본 발명의 실시 예는 제1 및 제2 보호막(113, 151)의 이중 보호막 구조 이외에, 3중층 이상의 다중 보호막 구조에 적용될 수 있다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 기판(101) 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 버퍼층(103)으로 덮인 기판(101) 상에 형성될 수 있다. 경우에 따라, 버퍼층(103)은 생략될 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT)는 다양한 공정을 통해 형성될 수 있다. 이하, 박막 트랜지스터(TFT) 형성 공정의 일례를 설명하겠으나, 본 발명의 실시 예는 이에 제한되지 않는다.
버퍼층(105) 또는 기판(101) 상에 게이트 도전막을 적층한 후, 게이트 도전막을 제1 마스크 공정으로 패터닝하여 게이트 전극(105)을 형성할 수 있다. 게이트 전극(105)을 패터닝하는 제1 마스크 공정을 통해 게이트 라인(미도시)이 게이트 전극(105)과 동시에 패터닝될 수 있다.
이어서, 게이트 전극(105)을 덮도록 기판(101) 상에 적어도 한층의 게이트 절연막들(111, 113)을 형성한다. 게이트 절연막은 실리콘 질화막으로 형성된 제1 게이트 절연막(111) 및 실리콘 산화막으로 형성된 제2 게이트 절연막(113)을 포함할 수 있다.
이 후, 게이트 절연막들(111, 113) 상에 반도체막을 형성한다. 반도체막은 도 1에서 상술한 바와 같이 실리콘, 산화물 반도체 등으로 형성될 수 있다. 이어서, 제2 마스크 공정으로 반도체막을 패터닝하여 반도체 패턴(121)을 형성할 수 있다.
계속해서, 반도체 패턴(121)이 형성된 게이트 절연막들(111, 113) 상에 소스/드레인 도전막을 형성한다. 소스/드레인 도전막은 제1 베리어 메탈막(a), 금속막(b), 및 제2 베리어 메탈막(c)의 적층구조로 형성될 수 있다. 금속막(b)은 저저항 메탈로 형성될 수 있다. 예를 들어 금속막(b)은 구리막으로 형성될 수 있다.
이 후, 제3 마스크 공정으로 소스/드레인 도전막을 패터닝하여 반도체 패턴(121)의 일부 영역을 노출하는 제1 개구부(OP1)를 사이에 두고 마주하는 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)이 형성될 수 있다. 제1 개구부(OP1)는 게이트 전극(105)에 중첩된 반도체 패턴(121)의 채널 영역을 노출하도록 형성될 수 있다.
상술한 공정을 통해 게이트 전극(105), 반도체 패턴(121), 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)를 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 기판(101) 상에 제1 보호막(131)을 형성한다. 제1 보호막(131)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 제1 보호막(131)을 형성하는 과정에서 발생된 산소로 인해, 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)의 측벽이 산화될 수 있다. 특히, 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D) 각각을 구성하는 금속막(b)은 산화에 취약할 수 있다. 그 결과, 금속막(b)의 측벽이 산화되어 볼록하게 돌출된 산화 영역(125)으로 변경될 수 있다. 이로써, 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)은 산화 영역(125)으로 인해 볼록하게 돌출된 측벽(SW)을 가질 수 있다. 소스 전극(123S) 및 드레인 전극(123D)의 볼록하게 돌출된 측벽(SW)으로 인해 제1 보호막(131)의 일부 영역에 홈부(H)가 형성될 수 있다. 홈부(H)는 제1 개구부(OP1)의 모서리(E1)를 따라 형성되거나, 반도체 패턴(121)의 가장자리에 인접한 소스 전극(123S) 또는 드레인 전극(123D)의 모서리(E2)를 따라 형성될 수 있다. 홈부(H)는 0˚보다 크고 106˚이하의 각도(θ)를 이루며 형성될 수 있다. 이외에도, 홈부(H)의 각도(θ)는 106˚보다 크게 형성될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 제1 보호막(131)의 표면을 따라 금속막(131)을 형성한다. 홈부(H)의 각도(θ)가 106˚이하인 경우, 금속막(131) 형성 시, 홈부(H)에 보이드(V)가 발생될 수 있다. 금속막(131)은 녹는 점이 낮은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
도 2d를 참조하면, 도 2c에서 증착된 금속막(131)이 유동성을 가지며 홈부(H)를 채울 수 있도록 금속막(131)의 녹는 점보다 높은 온도로 열을 가한다. 이 때, 금속막(131)이 녹아 리플로우(reflow)됨과 아울러 금속막(131)이 산화될 수 있다. 이로써, 홈부(H)를 채우는 금속 산화막(143)이 형성될 수 있다. 금속막(131)은 공정 중 발생되는 산소에 의해 산화될 수 있다. 금속막(131)의 충분한 산화를 위해, 금속 산화막(143) 형성을 위한 열처리 공정 시, 산소를 주입할 수 있다. 도 2c에서 증착된 금속막(131)이 알루미늄을 포함하는 경우, 금속 산화막(143)으로 형성될 수 있다.
도 2e를 참조하면, 금속 산화막(143) 상에 실리콘 질화막의 제2 보호막(151)을 형성할 수 있다. 이 후, 제2 보호막(151) 상에 유기막(153)이 형성될 수 있다. 유기막(153) 내에는 수소(H2) 및 수분(H2O)이 잔존할 수 있다.
도 2f를 참조하면, 유기막(153), 제2 보호막(151), 금속 산화막(143), 및 제1 보호막(131)을 식각하여 드레인 전극(123D)을 노출하는 제2 개구부(OP2)를 형성할 수 있다. 제2 개구부(OP2)를 형성하기 위한 식각 공정은 플라즈마(155)를 이용한 건식 식각 방식으로 실시될 수 있다. 이 때, 플라즈마(155)에 의해 드레인 전극(123D)에 열이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시 예와 다르게, 홈부(H)가 금속 산화막(143)으로 채워지지 않고, 홈부(H)에 보이드가 형성된 경우, 유기막(153) 내부의 수소 및 수분이 드레인 전극(123D)을 통해 전달된 열에 의해 보이드를 통해 반도체 패턴(121)으로 확산될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 홈부(H)를 금속 산화막(143)으로 채워 보이드를 제거함으로써, 반도체 패턴(121)으로의 수소 및 수분의 유입 경로를 차단할 수 있다. 이로써, 본 발명의 실시 예는 반도체 패턴(121)의 열화를 줄이고, 반도체 패턴(121)의 열화에 따른 박막 트랜지스터(TFT)의 문턱 전압 변동을 줄일 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시 예는 박막 트랜지스터(TFT)의 문턱 전압 변동에 따른 표시장치의 화질 저하를 개선할 수 있다.
도 2g를 참조하면, 제2 개구부(OP2)가 형성된 유기막 상에 화소 도전막을 증착한 후, 제4 마스크 공정으로 화소 도전막을 패터닝하여 드레인 전극(123D)에 접속된 화소 전극(161)을 형성할 수 있다. 화소 도전막을 증착하는 과정에서 플라즈마가 이용될 수 있다. 이에 따라, 화소 도전막을 증착하는 과정에서 이용되는 플라즈마에 의해 드레인 전극(123D)에 열이 발생될 수 있다. 도 2f에서 상술한 바와 같이 화소 도전막 증착 시 발생되는 플라즈마와 열에 의해 확상되는 유기막(153) 내부의 수소 및 수분은 홈부(H)를 채우는 금속 산화막(143)에 의해 차단되어 반도체 패턴(121)으로 확산되지 못한다. 이로써, 본 발명의 실시 예는 반도체 패턴(121)의 문턱 전압 변동 및 그로 인한 표시 장치의 화질 저하를 개선할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
101: 기판 105: 게이트 전극
111, 113: 게이트 절연막 121: 반도체 패턴
123S: 소스 전극 123D: 드레인 전극
125: 산화 영역 a, c: 베리어 메탈
b, 141: 금속막 H: 홈부
V: 보이드 131: 제1 보호막
143: 금속 산화막 151: 제2 보호막
153: 유기막 161: 화소 전극
OP1, OP2: 개구부 155: 플라즈마
TFT: 박막 트랜지스터

Claims (20)

  1. 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 형성되고, 상기 게이트 전극에 중첩된 채널영역을 포함하는 반도체 패턴;
    상기 반도체 패턴 상에 형성되고, 상기 채널 영역을 노출하는 제1 개구부를 사이에 두고 서로 마주하는 소스 전극 및 드레인 전극;
    상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 반도체 패턴을 덮도록 상기 게이트 절연막 상에 형성된 제1 보호막; 및
    상기 제1 보호막의 표면을 따라 형성된 금속 산화막을 포함하되,
    상기 소스 전극 및 드레인 전극은, 제1 베리어 메탈막, 금속막, 및 제2 베리어 메탈막이 제1 방향으로 순차적으로 적층된 구조를 가지며,
    상기 금속막은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로의 양 측면에 볼록하게 돌출된 금속 산화 영역을 포함하고,
    상기 제2 방향으로의 상기 금속 산화 영역의 두께는 상기 제1 방향으로의 상기 제1 및 제2 베리어 메탈막들의 두께와 상이한 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 보호막은 상기 제1 개구부의 모서리를 따라 형성된 홈부를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 홈부는 0˚보다 크고 106˚이하의 각도를 이루며 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 산화막은 상기 홈부를 채우도록 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 보호막은 실리콘 산화막을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속막은 구리를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 산화막은 알루미늄 산화막을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 산화막 상에 형성된 제2 보호막;
    상기 제2 보호막 상에 형성된 유기막;
    상기 유기막, 상기 제2 보호막, 상기 금속 산화막, 상기 제1 보호막을 관통하여 상기 드레인 전극을 노출하는 제2 개구부; 및
    상기 제2 개구부를 통해 상기 드레인 전극에 접속되도록 상기 유기막 상에 형성된 화소 전극을 더 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  10. 게이트 전극, 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 게이트 전극 상에 배치된 반도체 패턴, 상기 반도체 패턴의 일부 영역을 노출하는 제1 개구부를 사이에 두고 마주하는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터를 덮는 제1 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 보호막의 표면을 따라 금속 산화막을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 소스 전극 및 드레인 전극은, 제1 베리어 메탈막, 금속막, 및 제2 베리어 메탈막이 제1 방향으로 순차적으로 적층된 구조를 가지며,
    상기 금속막은 상기 제1 보호막을 형성하는 동안, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로의 양 측면에 볼록하게 돌출된 금속 산화 영역이 형성되고,
    상기 제2 방향으로의 상기 금속 산화 영역의 두께는 상기 제1 방향으로의 상기 제1 및 제2 베리어 메탈막들의 두께와 상이한 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 보호막을 형성하는 동안, 상기 제1 개구부의 모서리를 따라 홈부가 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 홈부는 0˚보다 크고 106˚이하의 각도를 이루며 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 산화막을 형성하는 단계는
    상기 홈부를 포함하는 상기 제1 보호막의 표면을 따라 금속막을 형성하는 단계; 및
    상기 금속막이 리플로우되어 상기 홈부를 채우면서 상기 금속막이 산화되도록 열처리 공정을 실시하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 열처리 공정을 실시하는 단계에서 산소를 주입하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속막은 알루미늄을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 보호막을 형성하는 단계는 실리콘 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속막은 구리를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 산화막을 형성하는 단계는 알루미늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 산화막 상에 제2 보호막을 형성하는 단계;
    상기 제2 보호막 상에 유기막을 형성하는 단계;
    상기 유기막, 상기 제2 보호막, 상기 금속 산화막, 상기 제1 보호막을 식각하여 상기 드레인 전극을 노출하는 제2 개구부를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 개구부를 통해 상기 드레인 전극에 접속된 화소 전극을 상기 유기막 상에 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
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